基于CRAHNs网络的物理层自适应方案研究及关键技术实现

发布时间：2020-08-13 09:02

【摘要】：宽带认知无线电自组织网络CRAHNs(Cognitive Radio Ad Hoc Networks,CRAHNs)具有频谱感知功能,能避开干扰和拥挤频段,组网方便快捷,抗毁性强,且不依赖于网络基础设施,因而在抢险救灾、野外作业和军事应用等场合具有良好的应用前景。本论文研究CRAHN网络物理层中基于OFDM调制的自适应技术方案,提出了一套基于OFDM调制的物理层自适应方案,并对重要模块进行了FPGA实现。本文首先论述了认知无线电Ad-Hoc网络的背景及其在物理层的研究现状,以此引出自适应OFDM技术的产生及发展概况。接着,本文介绍了OFDM自适应技术的原理、技术难点和一些经典的算法。之后本文着重根据目前实验室所处的实验环境,针对于物理层OFDM自适应系统的信道编码方面进行了研究,提出了使用Turbo编码作为本次OFDM自适应研究方案的主要信道编码方式,并在平台上进行了FPGA实现和仿真测试。最后,根据以上所有的前期工作,本论文结合了FPGA开发平台实际的情况,最终选择使用Altera公司提供的,具有高性能、低功耗、低成本特点的Cyclone III系列,使用Verilog HDL语言将本次论文整体系统的架构和部分核心模块进行了FPGA的详细的实现。这些核心模块包括:信道的编码的模块、数字星座映射的模块、导频插入的设计模块、插入循环前缀模块、前导序列的构造与调制模块和插值滤波器模块。之后,我们还针对这些核心模块进行了仿真,仿真结果表明,此系统具有一定的可靠性,满足设计所需要的结果。实现后的系统可以从MAC层接收到MAC数据帧,根据MAC数据帧结构里面的自适应参数,实现了在具有多径多普勒特点的无线Ad-Hoc网络下的自适应传输,在实际具体的应用中十分灵活。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN925
【图文】：

频谱,OFDM系统,频谱,子载波

南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第二章 OFDM 调制技术和资源的自适应分配利用率可到显著的提升，这样的技术被称为正交频分复用 OFDM 技术。使用正交频分术的系统里，每个子载波都满足在其各自的频率采样点上，所有除它以外的子载波的该点的贡献值都为零。这样的子载波的频谱都呈现为 sinc 函数的形状。OFDM 信号的图 2.1(3)所示。

频谱,频谱结构,子载波,频域

tdtdTTikdjtdtTiktdtdjTitdjTkjNNNNNNNNNNkiTiiTiTii22222222221011exp2exp2exp2exp2 （设系统是由 5 个子载波组成一个 OFDM 符号时，并且这 5 个子载波在时域都呈，在星座图上采样 BPSK 映射，假设 5 个子载波的数据为 d 1 , 1, 1, 1, 1 ，这波的频谱信号都呈现为sinc函数，频域图像如图 2.2。根据图像显示的结果可以系统的频域信号满足奈奎斯特无符号间干扰的准则。但是 OFDM 系统与典型的系统不同的是，它的符号脉冲成形是在频域实现，并不是在时域实现的。传统的统中的符号间干扰由于时域和频域之间存在的的对偶关系，会转化成为 OFDM波间干扰，所以，我们需要尽可能在 OFDM 系统的频域上进行非常精确的采样分复用 OFDM 的子载波间干扰 ICI（Inter-Carrier Interference,ICI）。

波形,子载波,时域,符号

图 2.3 由 5 个正交子载波构成的的 OFDM 符号在时域上的波形的正交差错都会导致信号间干扰，如何有效地生成一组标准正交统中的关键技术。然而由于振荡器具有难以解决的频率漂移问题比较严重的信道间干扰。随着数字信号处理 DSP（Digital Signal P技术的不断延伸，研究人员发现离散傅里叶逆变换 IDFT(Inverse FT)的公式表达完全可以用来替代 OFDM 的整个调制过程[1]。其2101( ) ( )e , 0 1Nj n kNkx n X k n NN 的公式，我们可以看出，OFDM 信号的形成过程其实就是信号实上就是频率先在 0～2π范围内产生 N 个正交的复正弦信号子载) 与之进行加权运算后再叠加，从而形成时域信号的过程。并且在

【参考文献】